電機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)是混合動(dòng)力挖掘機(jī)進(jìn)一步節(jié)能減排的有效途徑,對(duì)改善挖掘機(jī)高能耗、高排放和高污染的現(xiàn)狀具有重要意義。本文提出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制方法還可為其它類型工程機(jī)械的類似問題提供參考和借鑒。對(duì)于混合動(dòng)力挖掘機(jī),電機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用改變了原回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式和動(dòng)力系的能量流結(jié)構(gòu),因此,如何保證優(yōu)良的回轉(zhuǎn)作業(yè)操作性和回轉(zhuǎn)復(fù)合動(dòng)作協(xié)調(diào)性是當(dāng)前制約該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵問題。首先,論文給出電機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案,并提出了關(guān)鍵元件和單元參數(shù)的等效設(shè)計(jì)方法；針對(duì)回轉(zhuǎn)操作性控制的難題,論文采用模擬開中心閥控馬達(dá)系統(tǒng)的工作原理來設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略的思路,提出了以電機(jī)扭矩控制為內(nèi)環(huán),以多模式運(yùn)動(dòng)控制為外環(huán)的回轉(zhuǎn)控制方法,從而保證與原系統(tǒng)相同的功能和相似的操作性,為保證模式切換下大慣量轉(zhuǎn)臺(tái)的平穩(wěn)運(yùn)行,并提出了平順控制策略；針對(duì)斜坡作業(yè)、吊裝作業(yè)等特殊工況下,手柄大幅快速操作、轉(zhuǎn)臺(tái)慣量變化和外界干擾對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)速度的影響,提出了斜率約束+PI+擾動(dòng)觀測(cè)器的速度控制策略,從而保證回轉(zhuǎn)速度的起制動(dòng)平穩(wěn)以及與操作手柄信號(hào)的一致；針對(duì)回轉(zhuǎn)和機(jī)械臂復(fù)合動(dòng)作時(shí),對(duì)超級(jí)電容的使用產(chǎn)生干涉的問題,研究了回轉(zhuǎn)... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２挖掘機(jī)勢(shì)能或動(dòng)能損失所占比例??

動(dòng)！＾義及平臺(tái)的回轉(zhuǎn)非常頻繁，各運(yùn)動(dòng)部件慣性都比較大，因此在機(jī)械臂下放或轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)時(shí)??會(huì)釋放出大量的能量。文獻(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)液壓挖掘機(jī)在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)循環(huán)中各執(zhí)行元件的勢(shì)能??或制動(dòng)動(dòng)能量損失作了分析，結(jié)果如圖１－２所示，動(dòng)臂下放損失最大，占４８．８％，回轉(zhuǎn)損??失占２６．９％。因此，對(duì)于傳統(tǒng)液壓挖掘化，存在大量的動(dòng)臂下放時(shí)的勢(shì)能和回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)的??動(dòng)能消耗在閥口上，但混合動(dòng)力系統(tǒng)中配畳了儲(chǔ)能元件，可Ｌ義存儲(chǔ)消耗的能量，在下一周??期用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載，這樣不但可Ｗ減少系統(tǒng)的發(fā)熱，提高設(shè)備的使用壽命，并且可１＾乂降低能??耗，減少排放。??２６．９％??６．４％嘴去占端端．擔(dān)■■動(dòng)臂??＞?巧：伊斗??圖１－２挖掘機(jī)勢(shì)能或動(dòng)能損失所占比例??此外，液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主要能量損失還表現(xiàn)在馬達(dá)回轉(zhuǎn)后動(dòng)過程的溢流損耗。??而回轉(zhuǎn)動(dòng)作頻繁，雖然單向固轉(zhuǎn)的時(shí)間只有３－４Ｓ，但一個(gè)循環(huán)周期中就有兩次回轉(zhuǎn)動(dòng)作，??回轉(zhuǎn)時(shí)間占工作循環(huán)時(shí)間的５０％－７０％，那么，回轉(zhuǎn)系統(tǒng)總能量損失（包括后動(dòng)和制動(dòng)能量??損耗）

帶有獨(dú)立回轉(zhuǎn)冢的中小型液壓挖掘機(jī)，提高了系、統(tǒng)的能量利用效率ＰＳＩ。美國Ｐｕｒ加ｅ大學(xué)??Ｍｏｎｉｋａ教授對(duì)聚控技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用做了大量的研究ＩＷＨＷ，該研究小組開發(fā)了一款??排量控制的液壓挖掘機(jī)，其系統(tǒng)原理圖如圖１－３所示，每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一個(gè)系／馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，??這樣可Ｗ消除節(jié)流損失和分合流損失，據(jù)報(bào)道叱原負(fù)載敏感系統(tǒng)節(jié)能４０％，但是每個(gè)執(zhí)行??器都對(duì)應(yīng)一個(gè)系／馬達(dá)，造成系統(tǒng)成本過高，所Ｗ考慮有些執(zhí)行機(jī)構(gòu)可Ｗ共享同一個(gè)聚源，??因此�？谘芯苛讼翟辞袚Q時(shí)的控制問題。??１．２．３馬達(dá)－蓄能器回收系統(tǒng)??前面的方案只是盡量減少或消除閥口損失，但是沒有回收并存儲(chǔ)轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)動(dòng)能，而液??壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)的慣量較大，而且回轉(zhuǎn)頻繁，每次制動(dòng)時(shí)都是將轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)能消耗在多路閥??閥口上而轉(zhuǎn)換成熱能，因此，對(duì)這部分能量進(jìn)行回收再利用是解決系統(tǒng)發(fā)熱和降低能耗的??有效方法［６２］［６３＾?—般系統(tǒng)按所回收能量的儲(chǔ)存方式可分為：機(jī)械式、電力式和液壓式王種，??對(duì)于液壓挖掘機(jī)來說最常用和便捷的就是用蓄能器來存儲(chǔ)轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)時(shí)的動(dòng)能。??２０１０年重汽集團(tuán)專用汽車公司開發(fā)一種挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，其原理如圖??１－４所示

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]油電混合動(dòng)力挖掘機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 王慶豐.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(20)
[2]液壓混合動(dòng)力挖掘機(jī)的能量回收效率分析[J]. 沈偉,姜繼海.  華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(01)
[3]挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)動(dòng)能回收系統(tǒng)仿真[J]. 朱建新,李賽白,劉昌盛,龔俊,李鐵輝.  機(jī)械設(shè)計(jì)與研究. 2011(06)
[4]2011年中國挖掘機(jī)市場(chǎng)分析[J]. 李宏寶.  建筑機(jī)械. 2011(23)
[5]液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)制動(dòng)平穩(wěn)性研究[J]. 周宏兵,劉鋒,陳桂芳,危丹鋒.  計(jì)算機(jī)仿真. 2011(11)
[6]挖掘機(jī)正流量泵控液壓系統(tǒng)的特性分析[J]. 賈文華,殷晨波,曹東輝,陳克雷.  南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(06)
[7]負(fù)載敏感液壓挖掘機(jī)作業(yè)循環(huán)時(shí)間建模與優(yōu)化[J]. 邱清盈,陸銀,馮培恩,管成,武建偉.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2011(10)
[8]液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)[J]. 管成,徐曉,林瀟,王守洪.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2012(01)
[9]負(fù)載口獨(dú)立控制負(fù)載敏感系統(tǒng)模式切換特性[J]. 徐兵,曾定榮,葛耀崢,劉英杰.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2011(05)
[10]混合動(dòng)力挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 邢樹鑫,林明智,戴群亮.  工程機(jī)械. 2010(12)

博士論文
[1]液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂下降勢(shì)能回收技術(shù)研究[D]. 陳明東.吉林大學(xué) 2013
[2]靜液驅(qū)動(dòng)二次調(diào)節(jié)技術(shù)控制特性的研究[D]. 戰(zhàn)興群.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 1999



本文編號(hào)：2933892